土的力学性质综合试验指导书

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1、土的力学性质综合试验指导书课程名称：土力学课程编号：010207课程类别：专业必修开课院系：土木与环境工程学院土木系开课专业：土木工程课内总学时：36学分：4实验学时：4课内上机学时：0一、试验目的1、通过土的固结和剪切试验，深入了解土不同于一般材料的力学性质，加强对土的压缩固结特性性、强度特性的认识。2、测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数av、压缩指数Cc、回弹指数Cs、压缩模量Es、固结系数Cv及原状土的先期固结压力pc等。3、测定土

2、的抗剪强度指标C,?,以防地基土承受过大的荷载而发生剪切破坏。二、试验内容与方案1、试验内容包扌舌：1)土压缩性的固结试验。2)土抗剪强度的直剪试验。2、试验方案：1)固结试验测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力或孔隙比和压力的关系、变形和时间的关系。2）直剪试验取不少于四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平的剪切力,测得破坏时的剪应力？，确定土的内摩擦角?和凝聚力Co三、试验设备与材料11、固结试验:1）固结仪（如图1）,其主要部件为：（1）固结容器：由环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架

3、等组成。（2）加压设备：杠杆比例1：10o（3）变形测量设备：百分表量程10mm,分度值0.01mm,或位移量测传感器（准确度为全量程的0.2%）02）环刀：面积50厘米2。3）天平：精度0.01克。4）测微表：精度0.01毫米。5）其它：土样、秒表、滤纸、玻璃板。削土刀、刮土刀、祛码图1固结仪示意图2、直剪试验：1）应变控制式直剪仪（如图2）,其主耍部件为：（1）剪切盒分为上下两盒。上盒一端顶在量力环的一端，下盒与底座连接，底座放在两条轨道滚珠上，可以移动。（2）加力及量测设备。垂直荷重：通过杠杆（1:1

4、0）放祛码來施加。水平荷重：2通过旋转手轮推进螺杆顶压下盒来施加。荷重大小，从量力环的变形间接求岀。2）环刀：面积32・2cm2,高度2cm□3）测微表（百分表）：最大量距10mm，精度O.Olmmo4）其它：秒表、天平、鼓风干燥箱、修土刀，推土器，舷码等。图2直剪仪和剪切盒示意图四、试验基本要求1、固结试验1）基本步骤：?将带有试样（已测过密度和含水量）的环刀小心装入固结容器内，套上护环，放上透水石和加压盖板，并将容器置与加压框架正中，安装百分表或位移传感器。?施加1kPa的预压力使试样与仪器上下各部件之

5、间接触。将百分表或位移传感器调整到零位。?确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.5、25、50、100>400、800、1600>3200kPao最后一级压力应比上覆土层的计算压力大100-200kPa。?需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1,可采用0.5或0.25倍，施加的压力应使测得的eTogp曲线下段出现较长的直3线段，对于超固结土，应进行卸荷，再加荷来评价其再压缩特性。?第一级压力的值应视土的软硬程度而定，宜用12.5、25或50kPa（第级实加压力应减去预压压力）。对于饱和试

6、样，施加第一级压力后即向水槽中注水浸没试样。做非饱和试样时，须用湿棉纱围住加压板周围,一面水分蒸发。?需要测定沉降速率时，则施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为6s、9s>15s、1min>2min15s>4min>6min15s>9min、12minl5s^16min、20min15s、25min、30minl5s、36min>42min15s>49min>64min>100min、200min、400min>23h、24h,至稳定为止。当不需要测定沉降速度时，则施加每级压力后24h

7、,测记试样的高度变化作为稳定标准，当试样的渗透系数大于10-5cm/s时,许以主固结完成作为相对稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。注：测定沉降速率仅适用饱和土。?需耍进行回弹试验时，可在某级压力(大于上覆压力)下固结稳定后退压，直至退到第一级压力，每次退压至24h后测定试样的回弹量。试验结束后吸去容器中的水，迅速拆除仪器各部件，取出试样，测定含水量。2)计算及制图：(1)按下式计算试样的初始孔隙比eO：eO?(l?wO)Gs?w?0?1(2)各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量Si:Si?h??10i3

8、ho(3)各级压力下试样固结稳定后的孔隙比ei：ei?eO?l?eO?hihO(4)某一压力范围内的压缩系数av：av?ei?ei?l(kPa-l)Pi?l?pi4(1)某一压力范围内的压缩模量Es：Es?l?eiPi?l?Pi??103(kPa)avSi?l?Si(2)某一压力范围内的体积压缩系数mv：mv?al?v(kPa-l)Esl?eO(3)按下式计算压缩指数和回弹指数Cc(Cs):Cc(Cs)?ei?e